基于超寬帶脈沖信號(hào)的時(shí)／頻域信道估計(jì)
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近年來，超寬帶技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用和研究領(lǐng)域均受到廣泛關(guān)注。超寬帶技術(shù)具有高數(shù)據(jù)傳輸率、低功耗、低成本、強(qiáng)的抗多徑效應(yīng)等特點(diǎn)，是當(dāng)前公認(rèn)的未來無線個(gè)域網(wǎng)應(yīng)用的主流技術(shù)。不同與傳統(tǒng)窄帶無線系統(tǒng)的傳輸信號(hào)，超寬帶信號(hào)是具有很大帶寬的離散脈沖流，脈沖周期極小，因此多徑衰落信道下超寬帶系統(tǒng)擁有大量的可分辨的徑分量，有利于能量分集接收。在實(shí)際情況中，每個(gè)多徑分量對(duì)于傳輸中遇到的反射、衍射和散射等現(xiàn)象較傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)更加敏感，這對(duì)信道估計(jì)算法提出更高要求，因此基于超寬帶脈沖信號(hào)的信道估計(jì)算法是超寬帶技術(shù)的主要研究之一。
時(shí)域超寬帶接收機(jī)在實(shí)現(xiàn)上存在一些難題，如對(duì)極窄脈沖采樣，要求ADC的速率極高，若利用并行采樣，接收機(jī)結(jié)構(gòu)會(huì)復(fù)雜化，在大搜索周期內(nèi)捕獲極窄脈沖很耗時(shí)。為了解決這些問題，頻域超寬帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)理念被提出，頻域方法能以適度的復(fù)雜性和功耗實(shí)現(xiàn)數(shù)字CMOS。對(duì)于頻域超寬帶接收機(jī)，頻域信道估計(jì)是其關(guān)鍵技術(shù)之一?；谏鲜隹紤]，文中著重研究基于超寬帶脈沖信號(hào)的時(shí)域ML信道估計(jì)和頻域子空間信道估計(jì)算法，同時(shí)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證其性能，文中最后對(duì)兩者進(jìn)行了性能比較分析。
2 系統(tǒng)模型
單用戶BPSK―UWB系統(tǒng)發(fā)送二進(jìn)制脈沖信號(hào)，采用BPSK調(diào)制方式。發(fā)送信號(hào)s(t)表示為
其中p(t)是脈沖信號(hào)，脈沖周期為Tp，bi={±1)是調(diào)制數(shù)據(jù)符號(hào)，Tf是脈沖重復(fù)周期。
超寬帶多徑信道模型可以等效為離散的延遲線模型，表示如下
其中Lp表示多徑數(shù)，αk和τk表示第k條徑的衰減系數(shù)和延遲時(shí)間。接收信號(hào)y(t)表示為
其中，n(t)為零均值、雙邊功率譜密度為N0／2的高斯白噪聲。
3 最大似然信道估計(jì)
假設(shè)發(fā)射端發(fā)送了M個(gè)導(dǎo)頻脈沖信號(hào)，在時(shí)間周期0≤t≤T0內(nèi)觀察接收信號(hào)波形(T0=MTf)，參數(shù)α=(α1，α2…αLp)和τ=(τ1，τ2…τLp)為未知的待估參數(shù)，假設(shè)L為已知量。令x表示參量x的估計(jì)值，定義如下量
其中s(t)為對(duì)應(yīng)于信道參數(shù)a和τ的接收信號(hào)的可能實(shí)現(xiàn)。于是，參量[α，τ]的似然函數(shù)表示為
把式(4)帶入式(5)并化簡，同時(shí)忽略信號(hào)響應(yīng)的相關(guān)性，即假設(shè)
把式(3)代入式(5)經(jīng)過簡化后得
其中Ep為脈沖能量，即
為匹配濾波器p(一t)在t=iTf+τl時(shí)刻的響應(yīng)，表達(dá)如下
評(píng)論